El castillo es obra de los musulmanes almohades, aunque seguramente en el lugar ya se habría alzado alguna pequeña fortificación romana ya desaparecida. De su época musulmana nos quedan elementos de su construcción con la técnica del tapial, principalmente la parte inferior de la actual torre del homenaje. El castillo es citado en crónicas árabes en 1172 como una construcción almohade. En su origen el castillo vendría a girar en torno a una torre maestra realizada en tapial, mandada construir por el califa almohade Abu Yusuf Yaqub también conocido como Yusuf I. Durante los siglos XIV y XV, ya en tiempos cristianos, las defensas se amplían y se refuerzan, es la época del marquesado de la familia Pacheco, una vez ya desaparecido el peligro mahometano. Se levantaría una antemuralla, se construiría la barbacana y se elevaría la torre del homenaje hasta su actual altura.

Dada su condición de castillo fronterizo, el mismo adopta sentido de fortaleza militar más que de palacio de la poderosa familia Pacheco. Por tanto todo él está concebido para la defensa militar, con poco alarde de lujo palaciego. Su construcción alberga dos partes bien diferenciadas, la parte mas baja y por tanto más antigua se caracteriza por estar construida en tapial, material de construcción típicamente de origen musulmán, mientras que en las partes más altas se utiliza el sillarejo y la piedra, que son materiales típicos en la construcción de época cristiana. Aunque ya hemos indicado que su origen es musulmán, la gran mayoría obedece a reformas realizadas en el siglo XV por el linaje de los Pacheco.

El castillo tiene planta poligonal, con dos perímetros de murallas que protegen una alta y potente torre del homenaje visible desde la lejanía. La muralla exterior o antemural dispone de doce torreones redondos o semicirculares a lo largo de todo su perímetro, además de un talud en su base. Este talud, en ocasiones llamado alambor, tenía como misión evitar que el enemigo pudiera acercar las torres de asalto (bastidas) a la muralla, o al menos dificultar su utilización. La fortaleza nunca dispuso de foso defensivo.

Antemuralla, antemural o muralla exterior La muralla exterior fue levantada en el siglo XV en sustitución de otra anterior realizada en madera. Hoy día este lienzo de muralla no dispone de almenas, pero en origen estaría completamente almenado. Al interior del castillo se accede por su fachada norte, a través de una puerta de medio punto construida en sillería y protegida por dos torres semicirculares almenadas. Esta puerta permite la entrada a un estrecho pasillo que queda entre los dos lienzos de las murallas, es la conocida liza.

La liza era el terreno que quedaba entre dos lienzos de muralla, permitía el movimiento de las tropas por el interior del castillo de forma rápida y segura, y en caso de que el enemigo penetrara en su interior, poder batirlos desde ambos lados de las murallas sin posibilidad de protección.

Junto a la torre circular más alejada de la torre del homenaje, en la muralla exterior, se abría una pequeña puerta secundaria conocida como la poterna, y que era una salida discreta del interior del castillo cuando interesaba no ser visto.

Muralla interior o muralla del castillo Al recinto amurallado interior que es de mayor altura que el exterior se accede por una puerta situada en el lado oeste, y desde esta se accede directamente al patio de armas, donde se albergaban las dependencias del castillo. Esta puerta está formada por un arco de medio punto de ladrillo reforzado por una bóveda apuntada también de ladrillo. Queda en pie en este espacio del patio de armas solamente el aljibe y la poderosa torre del homenaje. Sobre el perímetro de las murallas corre un camino de ronda o adarve protegido por almenas de forma rectangular, y cuatro torres, una en cada esquina siendo la mayor la ya mencionada torre del homenaje. A este camino de ronda se sube bien mediante una escalera de piedra de un solo tramo adosada a la torre del homenaje o través de la primera planta de la torre. En la parte interna de los muros de este lienzo de muralla encontramos unos habitáculos de función desconocida. Los lienzos de la muralla están fabricados en su cara externa en mampostería y el núcleo interior con tapial.

Esta muralla tiene su origen en el siglo XII pero su imagen actual proviene de las reformas efectuadas por la familia Pacheco en el siglo XV. Este segundo lienzo de muralla conserva las almenas (totalmente restauradas) realizadas por la familia Pacheco. También podemos encontrar una serie de troneras (de cruz y orbe) para su utilización por armas de fuego.

Torre del homenaje Como hemos dicho en una de las esquinas encontramos la torre del homenaje y sus pies, una cavidad subterránea cubierta con bóveda de cañón y que servía de aljibe. El aljibe en la actualidad se encuentra totalmente ennegrecido debido a los numerosos fuegos que en su interior se han realizado, ya que durante mucho tiempo el castillo estuvo abandonado y era utilizado como refugio.

La torre del homenaje es de planta cuadrada, tiene cerca de tres metros de grosor sus muros, mientras que el total de la torre mide cerca de 20 metros de altura. La torre del homenaje en su interior tiene cuatro plantas, mientras que al exterior presenta dos partes bien diferenciadas, la inferior realizada en tapial es de época almohade, mientras que la superior ya de época cristiana está realizada en piedra de sillarejo con sus ángulos redondeados. Se separan ambos tipos de construcción mediante una moldura que circunda el perímetro, aunque la diferencia en el tipo de construcción es más que evidente, dándole un aspecto a la vez característico, extraño y bello. Se accede al interior de la torre mediante un hueco adintelado en la base de la torre a escasa altura del suelo.

Mientras que los dos pisos inferiores son de construcción almohade, las dos plantas superiores o el recrecimiento de la torre del homenaje que se patentiza en el exterior, es obra de Juan Pacheco, I marqués de Villena. También al marqués se le debe la construcción de la antemuralla o muralla exterior del castillo.

La planta primera se cubre con una bóveda de arcos entrecruzados sustentados por pechinas, la segunda planta tiene bóveda estrellada nervada de estilo almohade al igual que encontramos en el cercano castillo de Biar. Estas dos salas se comunican entre si por una escalera de piedra de bóvedas apuntadas, encajada en el muro. La tercera planta se cubre con cubierta de madera reconstruida en época reciente y la cuarta con bóveda de cañón apuntada construida en ladrillo. Estas dos salas se comunican entre si por una escalera de piedra formada por arcos de medio punto en el primer tramo y de ladrillo en el tramo final.

Unas pocas ventanas y algunos vanos asoman al exterior desde la torre, lo que refuerza la sensación de bastión defensivo. Las entradas a las distintas salas de la torre se realizan a través de vanos abiertos en el muro formados por arcos de medio punto.

Es de destacar que la torre del homenaje sirvió de prisión durante la guerra de Sucesión a la corona de España, y de este periodo datan las numerosas pinturas o grafitis que adornan las paredes de una de las salas de esta torre. Destacan sobre todo los grafitis realizados mediante la técnica del esgrafiado, que consiste en hacer aparecer en blanco las capas inferiores de la pared y dejando en negro la capa superior que normalmente estaban ennegrecidas por el humo de las antorchas. De entre estos dibujos podemos ver con claridad, palacios, el mismo castillo de Villena, cruces y edificios varios. Todas estas pinturas fueron realizadas por prisioneros de guerra, algunos de los cuales eran sacerdotes, por lo que no es de extrañar la presencia de cruces pintadas en las paredes.

En la terraza de la torre encontramos hasta ocho garitones volados de tradición castellana, no muy común por estas tierras, construidos en el siglo XVI. Desde la terraza se divisa toda la población de Villena y el terreno que lo circunda. Sobre los muros exteriores de la torre del homenaje en su parte superior podemos ver las armas de Juan Pacheco, marqués de Villena, señor del castillo y constructor en el siglo XV de la parte superior de la torre del homenaje.

Desde la terraza de la torre en dirección este, vemos en lo alto de una colina los restos del castillo de Salvatierra conocido como el "castillico". Tiene su origen en el siglo X y estuvo en uso hasta el siglo XIV en que fue abandonado en favor del castillo de la Atalaya más grande y fácil de defender.

En su origen el castillo de Salvatierra controlaba la histórica vía de comunicación del río Vinalopó, pero ya hacia el siglo XII los almohades edifican un nuevo castillo (el de la Atalaya) en un intento de frenar el avance cristiano, ambos castillos convivirían juntos hasta el siglo XIV en que el castillo de Salvatierra es abandonado. El uso de esta pequeña fortificación del que en la actualidad apenas quedan restos era doble: por una parte controlaba la vía de paso del Vinalopó y por otra parte servía de enlace mediante señales entre el castillo de Biar y el de Villena ya que la colina sobre la que se levanta queda en medio de ambos castillos. Difícil de observar desde nuestra torre del homenaje, pero estar, está.

Barbacana Construida en el siglo XV por la familia Pacheco, su función era dar protección a una pequeña ermita en honor a la Virgen de las Nieves. Esta ermita fue construida por la familia de los Manuel en el siglo XIV.

Patio de armas Ocupa el gran espacio central del castillo. Hoy prácticamente diáfano, en origen adosadas a los muros interiores de la muralla, se encontraban toda una serie de estancias que servían de apoyo a la vida del castillo. En su interior se encontraba: el aljibe (que todavía existe), horno, molino y abrevadero. Además se han excavado dos edificios, uno de ellos de mediados del siglo XIV se dedicaba a recepciones de uso civil y otro segundo edificio dedicado a uso militar, de hecho los nichos que aún se pueden ver en los muros interiores, se considera formaban parte de esta sala.

Hacia 1308 el entonces señor de Villena, el infante Juan Manuel, decide reforzar las defensas del castillo, construye el salón de recepciones y edifica la ermita de la Virgen de las Nieves. También mandará levantar la muralla en torno a la villa cristiana.